(57)【要約】【課題】  光学素子を極力減らすことによりモジュール全体の小型化や組立工程の簡略化を図りつつ、クロストークの影響を軽減させる。【解決手段】  生成した駆動信号に基づいて発光させた出力光を双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光に基づいて電気信号を生成する際に、生成した駆動信号に基づいて出力光を発光する発光素子１２と、光ファイバ１７から供給される入力光を光電変換することにより変換信号を生成する受光素子１３と、発光素子１２へ送信される駆動信号が同時に供給され、発光素子１２により発光された出力光における戻り光が受光素子１３により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで当該駆動信号を遅延させる遅延器２４と、受光素子１３により生成された変換信号から、遅延器２４により遅延された駆動信号を差し引くことにより電気信号を生成する加算器２６を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生成した駆動信号に基づいて発光させた出力光を双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光に基づいて電気信号を生成する双方向光モジュールにおいて、
上記駆動信号を生成する信号生成手段と、
上記信号生成手段により生成された駆動信号が送信され、当該駆動信号に基づいて上記出力光を発光する発光素子と、
上記光ファイバから供給される入力光を光電変換することにより変換信号を生成する受光素子と、
上記信号生成手段から上記発光素子へ送信される駆動信号が同時に供給され、上記発光素子により発光された出力光における戻り光が上記受光素子により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで当該駆動信号を遅延させる遅延手段と、
上記受光素子により生成された変換信号から、上記遅延手段により遅延された駆動信号を差し引くことにより上記電気信号を生成する減算手段とを備えること
を特徴とする双方向光モジュール。
【請求項２】
上記遅延手段は、上記戻り光に応じた振幅調整がなされている上記駆動信号が供給されること
を特徴とする請求項１記載の双方向光モジュール。
【請求項３】
生成した駆動信号に基づいて発光させた出力光を双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光に基づいて電気信号を生成する双方向光通信方法において、
上記駆動信号を生成する信号生成ステップと、
上記信号生成ステップにおいて生成した駆動信号に基づいて発光素子から上記出力光を発光させる発光ステップと、
上記光ファイバから供給される入力光を受光素子により光電変換させることにより変換信号を生成する光電変換ステップと、
上記発光素子により発光された出力光における戻り光が上記受光素子により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで、上記信号生成ステップにおいて生成した上記駆動信号を遅延させる遅延ステップと、
上記光電変換ステップにおいて上記受光素子により生成させた変換信号から、上記遅延ステップにおいて遅延させた駆動信号を差し引くことにより上記電気信号を生成する減算ステップとを有すること
を特徴とする双方向光通信方法。
【請求項４】
上記遅延ステップでは、上記戻り光に応じた振幅調整がなされている上記駆動信号を遅延させること
を特徴とする請求項３記載の双方向光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを介して双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信に適用される双方向光モジュール並びに双方向光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における光ファイバ通信網の拡大に伴い、１本の光ファイバを用いて双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信システムの導入が進んできている。この一芯双方向光通信システムは、家庭内における双方向通信を想定するものであるため、当該システムに適用される双方向光モジュールをより小型化する必要がある。
【０００３】
ところで、このような双方向光モジュールは、レーザダイオード等のような発光素子から発光させた出力光を、双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光を受光する構成とされている。このため、モジュール全体の小型化を進めていくにつれ、発光素子と受光素子の間隔が接近することになり、特に近年において提案されている双方向光モジュールでは、発光素子と受光素子を互いに隣接させて配置する場合も多い。このため、かかる発光素子と受光素子との間でいわゆるクロストークが生じてしまう。
【０００４】
ここでクロストークとは、発光素子から発光された出力光の一部が、光ファイバの端面やモジュール内の各部品を反射してこれが受光素子に入射することをいい、かかるクロストークが増加することによりノイズが生じ、光ファイバから供給される入力光のみを精度よく光電変換させることができなくなる。
【０００５】
このため従来において、かかるクロストークを抑制すべく、例えば図５に示すような光学系からなる双方向光モジュール６が提案されている。
【０００６】
この双方向光モジュール６は、出力光を発光する発光素子６３と、この発光素子６３から発光される出力光の伝搬方向に対して略４５°傾けて配置されたハーフミラー６９を有するプリズム６５と、かかるハーフミラー６９に対して受光面が略４５°傾けられて配置される受光素子６４と、入力光と出力光を双方向で伝送可能な光ファイバ６６とを備えている。
【０００７】
この双方向光モジュール６では、発光素子６３から発光された出力光につき、プリズム６５におけるハーフミラー６９を透過させるとともにこれを光ファイバ６６へと導く。また、この双方向光モジュール６では、光ファイバ６６から出射された入力光をプリズム６５におけるハーフミラー６９で垂直に反射させることにより、これを受光素子６４へと導く。
【０００８】
このような構成からなる双方向光モジュール６では、ハーフミラー６９を使用する関係上、一部の光をロスしてしまう欠点があるが、出力光と入力光をプリズム６５により精度よく分離することができるため、発光素子６３からの出力光が受光素子６４へそのまま入射されることがなくなり、上述したクロストークの影響を軽減させることが可能となる。
【０００９】
また、小型化を図りつつも、クロストークの影響を軽減させ、さらには光結合効率をも考慮した双方向光通信用光学部品も従来において提案されている（例えば、特許文献１,２参照）。
【００１０】
更には、図６に示すように、光ファイバを加工した導波路により出力光と入力光を分離することができる光学部品７５も案出されている。この光学部品７５では、発光素子７３から発光された出力光が受光素子７４側に戻らないような屈折角となるように構成することにより、クロストークの影響を軽減させる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３０７６５８号公報
【特許文献２】特開２００３−３３７２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した従来の双方向光モジュールや光学部品では、発光素子や受光素子に加えて、さらにプリズム等の光学素子が必要となる。このため、モジュール全体の部品点数が増えることになり、モジュール全体が大型化してしまう結果、屋内の僅かな空きスペースにこれを配設することができないという問題点が生じる。また、発光素子,受光素子の配設位置につき大きな制約を与えてしまうため、汎用性を高めたモジュールの設計が困難になるという問題点が生じる。更に、このような光学素子を用いる従来の双方向光モジュールでは、組立時においてより厳格なマウント精度が求められるところ、組立工程が複雑化してしまうという問題点もある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、光学素子を極力減らすことによりモジュール全体の小型化や組立工程の簡略化を図りつつ、クロストークの影響を軽減させることができる双方向光モジュール並びに双方向光通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明を適用した双方向光モジュールは、上述した課題を解決するために、生成した駆動信号に基づいて発光させた出力光を双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光に基づいて電気信号を生成する双方向光モジュールにおいて、駆動信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段により生成された駆動信号が送信され、当該駆動信号に基づいて上記出力光を発光する発光素子と、光ファイバから供給される入力光を光電変換することにより変換信号を生成する受光素子と、信号生成手段から発光素子へ送信される駆動信号が同時に供給され、発光素子により発光された出力光における戻り光が上記受光素子により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで当該駆動信号を遅延させる遅延手段と、受光素子により生成された変換信号から遅延手段により遅延された駆動信号を差し引くことにより電気信号を生成する減算手段とを備える。
【００１５】
本発明を適用した双方向光通信方法は、生成した駆動信号に基づいて発光させた出力光を双方向の光伝送が可能な光ファイバへ供給するとともに、当該光ファイバから供給される入力光に基づいて電気信号を生成する双方向光通信方法において、駆動信号を生成する信号生成ステップと、信号生成ステップにおいて生成した駆動信号に基づいて発光素子から出力光を発光させる発光ステップと、光ファイバから供給される入力光を受光素子により光電変換させることにより変換信号を生成する光電変換ステップと、発光素子により発光された出力光における戻り光が受光素子により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで、信号生成ステップにおいて生成した上記駆動信号を遅延させる遅延ステップと、光電変換ステップにおいて受光素子により生成させた変換信号から遅延ステップにおいて遅延させた駆動信号を差し引くことにより電気信号を生成する減算ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、信号生成手段により生成された駆動信号に基づいて擬似的なクロストークの信号をブロック内で作り出すことができるため、これらクロストークを除去するためのプリズム等の光学素子を配設する必要がなくなる。これにより、モジュール全体の部品点数を減らすことができ、さらには発光素子や受光素子の配設位置につき自由度を上げることができるため、モジュール全体の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、１本の光ファイバを用いて双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信システムに適用される双方向光モジュール１につき図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この双方向光モジュール１が配設される一芯双方向光通信システム１０を示している。この一芯双方向光通信システム１０は、互いに異なるＡ地点,Ｂ地点に設置された各双方向光モジュール１ａ,１ｂ間で１本の光ファイバ１７を介して信号を送受信するシステムである。
【００１９】
Ａ地点に設置された双方向光モジュール１ａは、相手側（双方向光モジュール１ｂ）に送信すべき情報に応じた出力光を光ファイバ１７を介して伝送させるとともに、当該光ファイバ１７を介して相手側から伝送される入力光を受光する。この双方向光モジュール１ａにより光ファイバ１７へ伝送された出力光は、双方向光モジュール１ｂにおける入力光に相当する。この双方向光モジュール１ｂは、この入力光を受光することによりこれに付加された情報を取得するとともに、相手側（双方向光モジュール１ａ）に送信すべき情報に応じた出力光を発光し、これを光ファイバ１７を介して伝送させる。この双方向光モジュール１ｂにより伝送された出力光は、上述した双方向光モジュール１ａにおける入力光に相当することになる。
【００２０】
双方向光モジュール１は、図１に示すように、出力光を発光する発光素子１２と、入力光を受光面を介して受光する受光素子１３と、発光素子１２により発光された出力光を光結合させるための第１のレンズ１４と、上記受光素子１３における受光面に対して入力光を光結合させるための第２のレンズ１５と、第１のレンズ１４から出射される出力光と光ファイバ１７から伝送される入力光とを分離するための送受信分離部１６とを備えている。
【００２１】
発光素子１２は、半導体の再結合発光を利用して光を発光する半導体レーザ等で構成され、一芯双方向光通信に用いられる帯域の出力光を、注入された電流に基づき発光させる。この発光素子１２は、注入すべき電流を送り込むための図示しない電極パターン上に固定されていてもよい。この発光素子１２から出射された拡散光束の出力光は、第１のレンズ１４を介して送受信分離部１６へ入射されることになる。
【００２２】
受光素子１３は、印加されたバイアス電圧に基づき、受光面に対して照射された光を、その光量に応じた電気的な変換信号に変換する光電変換素子であり、例えば、フォトディテクタ等からなるものである。この受光素子１３は、送受信分離部１６から出射され、第２のレンズ１５により収束光束とされた入力光を受光面を介して受光し、その光量に応じた電気信号を生成する。
【００２３】
次に、本発明を適用した双方向光モジュール１におけるブロック構成につき図２を用いて詳細に説明する。
【００２４】
双方向光モジュール１は、図２に示すように、信号源２１と、この信号源２１にそれぞれ接続されてなるＬＤドライバ２２及び乗算器２３と、更にこの乗算器２３に接続される遅延器２４と、受光素子１３により光電変換された変換信号Ｐ１を増幅するためのプリアンプ２５と、遅延器２４とプリアンプ２５にそれぞれ接続される加算器２６とを有するブロック構成からなる。
【００２５】
信号源２１は、発光素子１２において発光させるべき出力光に応じた駆動信号Ｇ１を生成する。この駆動信号Ｇ１は、ＬＤドライバ２２へ送信されるとともに乗算器２３へも同時に供給されることになる。
【００２６】
ＬＤドライバ２２は、信号源２１から送信される駆動信号Ｇ１に基づき、発光素子１２を駆動するための電流を生成する。そして、このＬＤドライバ２２は、生成した電流を発光素子１２へ注入する。この電流が注入された発光素子は、駆動信号Ｇ１に対応した出力光を出射することになる。
【００２７】
乗算器２３は、信号源２１から供給される駆動信号Ｇ１につき、所定の重み付け係数に応じて乗算することにより、その振幅を調整する。この乗算器２３により調整される駆動信号Ｇ１の振幅は、双方向光モジュール１の出荷時において予め調整されておくようにしてもよい。
【００２８】
遅延器２４は、乗算器２３により振幅調整がなされた駆動信号Ｇ１を一定時間遅延させる。この遅延器２４により遅延された駆動信号Ｇ１は、加算器２６へ送られることになる。
【００２９】
加算器２６は、遅延器２４により遅延された駆動信号Ｇ１と、プリアンプ２５により増幅された変換信号Ｐ１がそれぞれ供給される。この加算器２６は、かかる変換信号Ｐ１から駆動信号Ｇ１を減算することにより電気信号Ｅ１を生成し、これを外部へ送信する。
【００３０】
このような構成からなる双方向光モジュール１では、発光素子１２と受光素子１３の間隔が接近した状態で配設される場合もある。このため、発光素子１２から発光された出力光の一部が、光ファイバ１７の端面やモジュール内の各部品を反射して戻り光となり、これが受光素子１３に入射するいわゆるクロストークが生じてしまう場合もある。
【００３１】
図３は、クロストークが生じる場合における受光素子１３により受光される光成分を示している。発光素子１２により発光された出力光の一部で構成される戻り光は、光ファイバ１７から送受信分離部１６,第２のレンズ１５を経て入射される入力光とともに、受光素子１３における受光面に入射されることになる。即ち、相手側のモジュールからの入力光に加え、出力光の一部が混合した戻り光を光電変換することにより得られる変換信号Ｐ１は、信号源２１により生成された駆動信号Ｇ１の成分が混合していることを意味しており、これがクロストーク成分となる。
【００３２】
本発明を適用した双方向光モジュール１では、受光素子１３により生成される変換信号Ｐ１から、かかる駆動信号Ｇ１の成分を差し引くことにより、クロストークを解消できる点に着目し、以下に説明するような処理を行う。
【００３３】
先ず乗算器２３は、信号源２１から供給される駆動信号Ｇ１につき、戻り光量（クロストーク成分）に応じた振幅となるように調整する。
【００３４】
次にこの振幅の調整された駆動信号Ｇ１につき、発光素子１２により発光された出力光における戻り光が受光素子１３により受光されるまでの戻り時間に対応したタイミングで遅延させる。この戻り時間は、発光素子１２が動作するまでの時間をも含むようにしてもよい。即ち、遅延器２４は、信号源２１から乗算器２３介して供給される駆動信号Ｇ１と、当該駆動信号Ｇ１により発光された出力光による戻り光を含む光を光電変換した結果得られる変換信号Ｐ１とが同時に加算器２６に入力されるように、駆動信号Ｇ１を遅延させる。ちなみに、この戻り時間は、製造時において予め検出することも可能であるため、モジュールの出荷時までにこの遅延時間を精度よくコントロールすることも可能である。
【００３５】
乗算器２３によりクロストーク成分に応じた振幅となるように調整されているため、遅延器２４により時間的な同期がとられた駆動信号Ｇ１により変換信号Ｐ１を減算することにより、かかる戻り光に基づくクロストーク成分のみを正確かつ効率的に除去することができ、ノイズのない理想的な電気信号Ｅ１を生成することが可能となる。
【００３６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば図４に示すような双方向光モジュール２に適用することも可能となる。この双方向光モジュール２において、上述した双方向光モジュール１と同一の構成要素については、同一の番号を付すことによりここでの説明を省略する。
【００３７】
この双方向光モジュール２は、図４に示すように、ＬＤドライバ２２と、このＬＤドライバ２２にそれぞれ接続されてなる発光素子１２及び乗算器２３と、更にこの乗算器２３に接続される遅延器２４と、この遅延器２４に接続される第１のプリアンプ２９と、受光素子１３により光電変換された変換信号Ｐ１を増幅するための第２のプリアンプ３０と、第１のプリアンプ２９と第２のプリアンプ３０とにそれぞれ接続される加算器２６とを有するブロック構成からなる。
【００３８】
第１のプリアンプ２９並びに第２のプリアンプ３０は、それぞれ入力される信号を増幅するためのアンプである。これら第１のプリアンプ２９並びに第２のプリアンプ３０における増幅量は、除去すべきクロストークの大きさに応じて予め調整されている。
【００３９】
この双方向光モジュール２では、ＬＤドライバ２２から発光素子１２を駆動させるための駆動信号Ｇ２が乗算器２３側に送られ、これに基づいて擬似的にクロストークの信号を作り出すことが可能となり、上述した双方向光モジュール１と同等の効果を得ることができる。
【００４０】
即ち、本発明を適用した双方向光モジュール１,２では、信号源２１やＬＤドライバ２２からの駆動信号に基づいて擬似的なクロストークの信号をブロック内で作り出すことができるため、これらクロストークを除去するためのプリズム等の光学素子を配設する必要がなくなる。光学系の集積化は一般的に困難であるが、本発明では、クロストークの除去を集積化された回路内で実現することができる。これにより、モジュール全体の部品点数を減らすことができ、さらには発光素子１２や受光素子１３の配設位置につき自由度を上げることができるため、モジュール全体の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
特に、この双方向光モジュール１,２が配設される一芯双方向光通信システムは、家庭内における双方向通信を想定するものであるため、小型化の要請が強いが、光学素子を設けることなくクロストークを除去できる本発明は、かかる要請に応えることができるとともに、商品としての幅を広げることが可能となる。
【００４２】
また、光学素子の配設が不要な双方向光モジュール１,２では、組立時において厳格なマウント精度が求められることもないことから、組立工程をより簡略化させることができる。特に必要な光学素子の数が増加するにつれ、発光素子１２や受光素子１３の配設位置がずれた場合におけるクロストークの誤差は大きくなる。しかし、光学素子の配設が不要な本発明では、マウント精度のばらつきよる影響を軽減できるため、より精度の高いデバイスを高い歩留まりで作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一芯双方向光通信システムに適用される本発明に係る双方向光モジュールの構成図である。
【図２】本発明を適用した双方向光モジュールのブロック構成図である。
【図３】クロストークが生じる場合における受光素子により受光される光成分を説明するための図である。
【図４】本発明を適用した双方向光モジュールの他のブロック構成図である。
【図５】クロストークを軽減させる従来の双方向光モジュールにつき説明するための図である。
【図６】出力光と入力光を分離することができる従来の光学部品につき示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１,２  双方向光モジュール、１２  発光素子、１３  受光素子、１４  第１のレンズ、１５  第２のレンズ、１６  送受信分離部、１７  光ファイバ、２１  信号源、２２  ＬＤドライバ、２３  乗算器、２４  遅延器、２５  プリアンプ、２６  加算器
【図１】
2005326786.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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